[發明專利]一種梳齒結構的微機電磁場傳感器

有效

• 申請號: 201310456380.5
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103499796A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 陳潔;周志浩;薛銘豪;景晟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;B81B3/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體來說，涉及一種梳齒結構的微機電磁場傳感器。

背景技術

磁場傳感器有著悠久的歷史，指南針的發明到現代交通導航，磁場傳感器越來越被人重視。

磁場傳感器與我們的生活息息相關，自然界和人類社會生活的許多地方都存在磁場或與磁場相關的信息。利用人工設置的永磁體產生的磁場，可作為許多種信息的載體。因此，探測、采集、存儲、轉換、復現和監控各種磁場和磁場中承載的各種信息的任務，自然就落在磁場傳感器身上。已研制出利用各種物理、化學和生物效應的磁傳感器，并已在科研、生產和社會生活的各個方面得到廣泛應用，承擔起探究種種信息的任務。

隨著微機電系統（MEMS）技術的發展，大大推動了MEMS磁場傳感器的發展，出現了一些微型磁場傳感器的結構，同時新發展的MEMS工藝能夠在硅襯底上利用IC（英文全稱為：integrated?circuit，中文是：集成電路）后處理工藝制作各種機械結構，為磁場傳感器的設計開辟了新的途徑，近年來，提出了一些微型磁場傳感器的結構，如法國的Vincent?Beroulle、Laurent?Latorre提出的MEMS磁場傳感器，在懸臂梁與錨區附近做壓阻，通過測量壓阻的輸出檢測磁場。扭擺式MEMS磁場傳感器最早由Beverley?Eyre等人提出，測量在磁場作用下受力后結構扭擺的幅度，來測量磁場的大小。這些磁場傳感器只能測量磁場的大小。磁場是一個矢量，所以對磁場方向信息很重要。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種梳齒結構的微機電磁場傳感器，可以測量磁場幅度，該磁場傳感器結構簡單，靈敏度高。?

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種梳齒結構的微機電磁場傳感器，該磁場傳感器包括從下向上依次疊加設置的硅襯底、二氧化硅層、多晶硅層和氮化硅層，二氧化硅層的中部和多晶硅層的中部均為空心，多晶硅層的中部設有梳齒梁，梳齒梁由多晶硅和氮化硅制成，氮化硅層頂面四周設有錨區，梳齒梁的根部與錨區的一邊固定連接，梳齒梁的頂部為第一梳齒，錨區的另一邊設有第二梳齒，第一梳齒和第二梳齒相互交叉配合，形成梳齒電容的兩極；梳齒梁處于懸空狀態；梳齒梁上表面布設有驅動金屬線；錨區上設有電容上極板焊盤、電容底電極焊盤和驅動金屬線焊盤；氮化硅層中設有帶有金屬柱的第一通孔和帶有金屬柱的第二通孔；梳齒梁通過第一通孔與電容上極板焊盤連接，構成電容上電極；多晶硅層通過第二通孔與電容底電極焊盤連接，構成電容底電極；多晶硅層中設有凹槽。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1.結構簡單，可以實現磁場幅度測量。本發明的電容式的微機電磁場傳感器，利用梳齒梁結構頂部梳齒與錨區部分的梳齒分別作為電容的兩個電極，通過電容的變化可以得到磁場的幅度；而且電容的容值由梳齒梁結構頂部梳齒與錨區部分的梳齒的相對面積決定，可控性較大。

2.功耗小、性能可靠。本發明利用電容來測量梳齒梁的的位移，來測量磁場的幅度。整個測量過程中所用的電流為直流電，采用梳齒梁受力較大，產生的位移也較大，因此功耗小。利用梳齒梁形成的梳齒結構可以增加電容的靈敏度。另外，電容檢測受外界環境影響較小，相對熱驅動的傳感器而言，本磁場傳感器用洛倫茲力相對比較容易驅動，性能可靠。

附圖說明

圖1是本發明的結構立體圖。

圖2是圖1中的多晶硅層剖面圖。???

圖3是圖1中的a-a剖面圖。

圖中有：梳齒梁1、驅動金屬線2、錨區3、驅動金屬線焊盤4、電容上極板焊盤5、電容底電極焊盤6、第一梳齒7、第二梳齒8、凹槽9、氮化硅層10、多晶硅層11、二氧化硅層12、硅襯底13、第一通孔14、第二通孔15。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細的說明。